JPH07223336A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定な記録の可能な画像形成装置を提供する
こと。 【構成】 本画像形成装置のアパチャ電極体１は、絶縁
性の基材２に複数のアパチャ６が１列に形成され、且つ
各アパチャ６の上側に制御電極４が形成されたものであ
る。アパチャ６は、トナー担持ローラによるトナー搬送
方向に対し釣り鐘状の形状を有していて、その頂部に位
置する円弧部６ａが本発明の拡散手段を構成している。
それにより、その円弧部６ａに沿って配置された制御電
極４とトナー担持ローラとの間には、アパチャ電極体１
の長手方向、即ちアパチャ６の配置方向に広がるように
電界が形成され、送られてきたトナーは、担持ローラに
よる回転方向に平行の運動に加え、電界による搬送方向
に対し垂直な力を得て、その電界により広げられる形
で、アパチャ６から引き出され、トナーは支持体に広が
った形で飛翔することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ、プ
ロッタ、ファクシミリなどに利用し得る画像形成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置の１つとして、複数
の開口部（以下、アパチャと称する）が形成された電極
を用いて、その電極に対して画像データに基いて電圧を
印加し、トナー粒子が前記アパチャを通過し得るよう制
御して、通過したトナー粒子により支持体上に画像を形
成するものが、米国特許第３６８９９３５号の明細書に
おいて開示されている。

【０００３】この画像形成装置は、絶縁体よりなる平板
と、この平板の一方の面に形成される連続した基準電極
と、他方の面に形成される互いに絶縁された複数の制御
電極とからなり、前記各制御電極毎に前記３者を貫いて
少なくも１列のアパチャが形成されたアパチャ電極体
と、前記基準電極と制御電極との間に選択的に電位を与
える手段と、印加された電位によってアパチャを通過す
るトナー粒子の流れが変調されるよう帯電したトナー粒
子を供給する手段と、支持体とアパチャ電極体とを相対
的に移動させて支持体を粒子流路中に位置決めする手段
とから構成されている。

【０００４】また、例えば米国特許第４７４３９２６
号、同４７５５８３７号、同４７８０７３３号、および
同４８１４７９６号の明細書には、アパチャ電極体が支
持体側に制御電極、トナー供給側に基準電極を向けて配
設された画像形成装置が開示されている。

【０００５】これに対して、米国特許第４９１２４８９
号の明細書には、アパチャ電極体を支持体側に基準電
極、トナー供給側に制御電極を向けて配設することによ
り、オフ時に制御電極に対して印加される電圧を、上記
米国特許に開示される画像形成装置に比べて１／４程度
に抑えることができることが記載されている。

【０００６】ここにおいて、前記オフ時とは、支持体上
にトナー粒子を付着させない時、すなわち画像の空白部
分を形成する時点を意味するものであり、逆にオン時と
言えば、支持体上にトナー像を形成する時点を意味する
ものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像形成装置は、画像記録に対し次のよ
うな問題を抱えていた。隣接するアパチャを重ねて配置
し、連続線をドットを形成するために、大きな径を有す
るアパチャを用紙搬送方向に対し複数列にすなわち千鳥
配置することがあった。そのため、アパチャの位置がト
ナー搬送方向に対しずれて配置されてしまい、安定した
記録ができないことがあった。

【０００８】その対策として、アパチャをトナー搬送方
向に対し一列に配置できるように検討してきたが、重な
るようなドットを印字しようとすると、開孔部だけで幅
いっぱいとなってしまい、事実上不可能であった。

【０００９】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、安定な記録が可能な画像形成装
置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は、担持体と、電界制御手段
と、対向電極で構成されている。担持体は、荷電粒子を
担持供給する。電界制御手段は、前記担持体と荷電粒子
を介して配置され、電界により直接制御する。対向電極
は、前記電界制御手段とは受像体を挟んで配置されてい
る。

【００１１】そして、前記電界制御手段は、少なくとも
開孔を有し、前記開孔部に電界制御手段に対し幅方向に
荷電粒子の飛翔を広げる拡散手段を設けたことを特徴と
している。

【００１２】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
開孔部が、担持体によるトナー搬送方向と直行する方向
に一列に配置することができ、接触状態が安定化でき、
トナー供給が均質化できる。さらにアパチャの大きさに
比べ形成するドットの幅が大きくなるので、ヘッド幅方
向の連続線も容易に印字できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照しながら説明する。

【００１４】図１は、本発明を実施した画像形成装置の
概要を示す図であり、電界制御手段としてのアパチャ電
極体１の上側には、１ｍｍの間隙を有して、背面電極と
しての円柱状の背面電極ローラ２２がシャーシ（図示せ
ず）に回動可能に配設されており、前記間隙に挿入され
る支持体２０を搬送し得るように構成されている。ま
た、前記アパチャ電極体１の下側には、そのアパチャ電
極体１の長手方向に沿って、トナー供給装置１０が配設
されており、更には、前記背面電極ローラ２２によって
搬送される支持体２０の進行先には、定着装置２６が配
設されている。

【００１５】次に、上記各構成要素の詳細を説明する
と、前記トナー供給装置１０は、装置全体のハウジング
を兼ねるトナーケース１１と、そのトナーケース１１内
に収納される荷電粒子としてのトナー１６と、供給ロー
ラ１２と、担持体としてのトナー担持ローラ１４と、ト
ナー層規制ブレード１８とから構成されている。ここに
おいて、前記トナー担持ローラ１４はトナー１６を担持
し、アパチャ電極体１に向かって搬送するものであり、
前記供給ローラ１２は、トナー担持ローラ１４に対して
トナー１６を供給するものである。

【００１６】そして、前記供給ローラ１２とトナー担持
ローラ１４は、トナーケース１１に図示する矢印方向に
回転可能に支持されており、両者は接した状態で平行に
配設されている。また、前記トナー層規制ブレード１８
は、トナー担持ローラ１４に担持されるトナー１６の量
がローラ面上で均一になるよう調整するとともに、その
トナー１６を均一に帯電させるためのものであり、トナ
ー担持ローラ１４に圧接されている。

【００１７】次に前記アパチャ電極体１について図２を
使用して詳細に説明する。図２は、アパチャ電極体の全
体斜視図である。アパチャ電極体１は、図に示すように
２５μｍ厚のポリイミド製の絶縁性の基材２に直径約１
００μｍの複数の、開孔としてのアパチャ６が１列に形
成され、且つ各アパチャ６の上側に制御電極４が１μｍ
厚で形成されたものである。アパチャ６は、トナー担持
ローラ１４によるトナー搬送方向に対し釣り鐘状の形状
を有していて、その頂部に位置する円弧部６ａが本発明
の拡散手段５を構成している。この拡散手段５としての
アパチャ６の形状は、この釣り鐘状の形状以外に、少な
くとも下流側がアパチャ中心に対し、端部に行くほど徐
々に狭小化するような構成で有れば良い。すなわちトナ
ー搬送方向下流端が、円弧状、三角状等のなっていれば
良い。前記制御電極４は、その円弧部を含む各アパチャ
６の開孔縁に沿って配置されている。

【００１８】そして、前記アパチャ電極体１は、図１に
示すように支持体２０側に制御電極４を対向させた状態
で、絶縁部材２のアパチャ位置でトナー担持ローラ１４
に対して圧接されている。

【００１９】ここにおいて、前記アパチャ電極体１のア
パチャ６とトナー担持ローラ１４との位置関係の詳細を
説明すると、図３に示すように、各アパチャ６は各々の
中心線３０がトナー担持ローラ１４の周面の最上部分
と、トナー担持ローラ１４の中心軸３２とを通過するよ
うに配置されている。これによれば、各アパチャ６は、
トナー担持ローラ１４の周面の最上部分を基準として、
左右に均等に配置されることにより、各アパチャ６を通
過するトナー１６の分布をアパチャ内の全域で均一にす
ることができる。また、アパチャ６の壁面とトナー１６
の飛翔方向とが平行であるため、安定してトナーを飛翔
させることができる。

【００２０】更には、アパチャ電極体１自体は、４に示
すようにトナー担持ローラ１４に対して、アパチャ６を
中心として左右に同じ角度だけたわむように圧接されて
いる。これにより、アパチャ電極体１とトナー担持ロー
ラ１４との接触面積を大きくすることができるととも
に、アパチャ６の下部周辺を左右均一に圧接することが
できるため、トナーの濃度むらが発生することを極力抑
えることができる。

【００２１】また、前記制御電極４とトナー担持ローラ
１４の間には、制御電圧印加回路８が接続されている。
この制御電圧印加回路８は、画像信号に基いて制御電極
４に対して０Ｖ、もしくは＋５０Ｖの電圧を印加するよ
うに構成されている。

【００２２】更には、前記背面電極ローラ２２とトナー
担持ローラ１４との間には直流電源２４が接続されてお
り、この直流電源は前記背面電極ローラ２２に対して＋
１ｋＶの電圧を印加し得るようになっている。

【００２３】次に、上述のように構成される画像形成装
置の動作を説明する。

【００２４】まず始めに、トナー担持ローラ１４と供給
ローラ１２の図１に示す矢印方向の回転により、供給ロ
ーラ１２から送られてくるトナー１６はトナー担持ロー
ラ１４に擦りつけられ、マイナスに帯電させられてトナ
ー担持ローラ１４上に担持される。担持されたトナー１
６は、層規制ブレード１８によって薄層化されるととも
に帯電された後、トナー担持ローラ１４の回転によって
アパチャ電極体１に向かって搬送される。そして、トナ
ー担持ローラ１４上のトナーはアパチャ電極体１の絶縁
部材２に擦られつつアパチャ６の下に供給される。

【００２５】ここで、画像信号に応じて、その画像部分
に対応する制御電極４には、制御電圧印加回路８から＋
５０Ｖの電圧が印加される。その結果、画像部分に対応
するアパチャ６の近傍には、制御電極４とトナー担持ロ
ーラ１４の間の電位差により、制御電極４よりトナー担
持ローラ１４に向かう電気力線が形成される。それによ
り、マイナスに帯電されたトナーは電位の高い方向に静
電力を受け、トナー担持ローラ１４上からアパチャ６を
通過して制御電極４側に引き出される。引き出されたト
ナー１６は、更に、背面電極２２に印加されている電圧
によって支持体２０とアパチャ電極体１との間に形成さ
れる電界により、支持体２０に向かって飛翔し、支持体
２０上に堆積して画素を形成する。

【００２６】また、非画像部分に対応する制御電極４に
は、制御電圧印加回路８から０Ｖの電圧が印加される。
その結果、トナー担持ローラ１４と制御電極４との間に
は電界が形成されないことにより、トナー担持ローラ１
４上のトナー１６は静電力を受けないためアパチャ６を
通過しない。

【００２７】更には、支持体２０は、その面上にトナー
１６により１列の画素が形成される間に、アパチャ列と
垂直の方向に１画素分送られる。そして、上記のプロセ
スを繰り返すことにより支持体２０の全面にトナー像が
形成される。その後、形成されたトナー像は、定着装置
２６によって支持体２０上に定着される。

【００２８】この時アパチャ６に到達したトナー層は、
拡散手段５としての円弧部６ａにより飛翔角度を拡大す
ることが可能となる。すなわち、アパチャ６の、搬送方
向の下流側に位置する円弧部６ａによって、その円弧部
６ａに沿って配置された制御電極４とトナー担持ローラ
１４との間には、アパチャ電極体１の長手方向、即ちア
パチャ６の配置方向に広がるように電界が形成される。
つまりこの電界は、担持ローラ表面から制御電極形状に
沿って形成されるため担持ローラの回転方向に対し斜め
の力がかかる。そのため、送られてきたトナーは、担持
ローラによる回転方向に平行の運動に加え、電界による
搬送方向に対し垂直な力を得て、その電界により広げら
れる形で、アパチャ６から引き出される。これにより、
トナーは支持体２０に広がった形で飛翔することが可能
となる。

【００２９】この機構により、幅方向に狭いアパチャを
有したアパチャ電極でも、隣同士重なったドットを印字
することが可能となり、アパチャを一列に配置すること
も可能になる。したがって、接触状態が安定するアパチ
ャの一列配置が実現することもでき、非常に優れた記録
方式とする事ができる。

【００３０】更には、支持体２０は、その面上にトナー
１６により１列の画素が形成される間に、アパチャ列と
垂直の方向に１画素分送られる。そして、上記のプロセ
スを繰り返すことにより支持体２０の全面にトナー像が
形成される。その後、形成されたトナー像は、定着装置
２６によって支持体２０上に定着される。

【００３１】上記のように構成される画像形成装置にお
いて、絶縁性トナーを用いれば、トナー担持ローラ１４
と制御電極４の間の絶縁性が保たれ、アパチャ６が絶縁
破壊することがない。

【００３２】上記のプロセスにおいて、制御電極４によ
る制御電界は、制御電極４とアパチャ６の内部、および
そのアパチャ６と対向するトナー担持ローラ１４のトナ
ー担持面との間に形成されるので、担持されるトナー１
６に直接、制御電界を印加できるため、制御効率がよ
い。

【００３３】また、供給されるトナー１６の一部が、ア
パチャ電極体１との摺動で機械的な力等を受け、非画像
部に対応するアパチャ６内に進入しても、アパチャ６内
部の電界でアパチャ６を通過しないよう制御できるた
め、トナーの制御性が良い。

【００３４】更には、トナー担持ローラ１４とアパチャ
電極体１はトナー層を挟んで対向しているので、比較的
近距離に配置することができることにより、制御電圧を
低くでき、安価な駆動素子を使用することができる。

【００３５】また、アパチャ電極体１の絶縁性シート２
は、トナー担持ローラ１４側に向けられているので、ト
ナー供給系の不具合でトナー担持ローラ１４上にトナー
１６が存在しない場合でも、制御電極４とトナー担持ロ
ーラ１４が接触して電気的に短絡し、駆動素子を壊すこ
とはない。

【００３６】また、アパチャ電極体１とトナー担持ロー
ラ１４上のトナー１６とは、アパチャ６の入口部分で接
触していることにより、アパチャ６の入口部分に堆積す
るトナー１６は、トナー担持ローラ１４により順次供給
されるトナーにより押し流されるため、トナー１６が堆
積、架橋してアパチャ６を塞ぐことが無い。

【００３７】尚、本発明は、以上詳述した実施例に限定
されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲におい
て、種々の変更を加えることが可能である。

【００３８】例えば、上記実施例では非画像部分に対応
するアパチャの制御電圧を０Ｖとしたが、これは負の電
圧であっても良い。この場合、よりかぶりの少ない画像
を得ることができる。また、上記実施例においては、電
界制御手段としてアパチャ電極体を用いたが、例えば、
米国特許第５０３６３４１号の明細書に記載されるよう
な編目状の電極体を用いることも可能である。

【００３９】また、上記実施例では、いわゆる電界の力
によりトナーの飛翔方向を拡大してきたが、本発明の主
旨は、アパチャ電極から出射するトナー流の角度が広が
っていればよい。第二の実施例のアパチャ電極体斜視図
の、表面を図４に、裏面を図５に示す。同様の機能を呈
する部材には、同じ図番を付与した。図４において、制
御電極４が絶縁シート２に配置されていて、制御電極中
心にアパチャ６が設けられている。図５においては、ア
パチャ６の上流側に拡散手段５に配置されている。拡散
手段５は、絶縁シート２上に形成された略三角錐状の突
起物であり、トナー流をアパチャ上流で広げる整流板の
役割をする。この構成によれば、トナーはアパチャ上流
で流れを広げられ、幅方向の運動ベクトルをもち、アパ
チャから出射する時に飛翔していく。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の画像形成装置は、アパチャがトナー搬送方向に対
し一列に配置され、接触状態が安定化でき、トナー供給
が均質化できる。さらにアパチャの大きさに比べ形成す
るドットの幅が大きくなるので、ヘッド幅方向の連続線
も容易に印字できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の構成を具体化した一実
施例を示す図である。

【図２】本発明の画像形成装置に用いられるアパチャ電
極体の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の画像形成装置に用いられるアパチャ電
極体とトナー担持ローラとの構成を模式的に表す図であ
る。

【図４】本発明の第二の実施例のアパチャ電極体の上面
斜視図である。

【図５】第二の実施例のアパチャ電極体の下面斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ２ 絶縁性部材 ４ 制御電極 ５ 拡散手段 ６ アパチャ ８ 制御電圧印加回路 １４ トナー担持ローラ ２２ 背面電極ローラ ２４ 直流電源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子を担持供給する担持体と、前記
   担持体と荷電粒子を介して配置され、電界により直接制
   御する電界制御手段と、前記電界制御手段とは受像体を
   挟んで配置された対向電極とで構成された画像形成装置
   において、 前記電界制御手段は、少なくとも開孔を有し、前記開孔
   部に電界制御手段に対し幅方向に荷電粒子の飛翔を広げ
   る拡散手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記開孔部は、担持体によるトナー搬送
   方向と直行する方向に一列に配置されていることを特徴
   とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記開孔部の開孔縁の内、担持体による
   トナー搬送方向と直行し、かつ、トナー搬送方向の下流
   側に位置する開孔縁が、円弧部で構成されていることを
   特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記拡散手段は、電界制御手段の担持体
   に面する側で、かつ開孔部の上流側に配置された突起物
   で構成されていることを特徴とする請求項１または２に
   記載の画像形成装置。